Microchip 电动两轮车技术问答 Q&A - 电动车需要监测哪些分量才能保证其稳定性?


问: 电动车需要监测哪些分量才能保证其稳定性?

答: 位置信号反馈、输出相电流、母线电压、母线电流、功率管温度、电机温度以及电池侧的相关数据。
(Q&A 来源于: Microchip 电动两轮车解决方案在线研讨会)


电动车需要监测哪些分量才能保证其稳定性?

精准监测电动车关键分量是保障电机控制系统稳定运行、提升骑行安全性与可靠性的核心前提。

电动自行车(e - Bike)电机控制系统框图

7 类关键监测分量 ,从电机控制最基础的位置反馈,到系统供电、功率器件状态,再到电机和电池的核心状态,全面覆盖影响电动车稳定运行的关键因素:

1. 位置信号反馈

在框图中,通过 “Hall Effect Based Position Feedback x3”(3 路基于霍尔效应的位置反馈)实现,对应电机为 BLDC Motor(无刷直流电机 ),位置信号用于 FOC(矢量控制)等电机控制算法,确保电机转子位置精准把控,进而稳定电机运行状态,这是电机稳定调速、输出合适转矩的基础,若位置反馈异常,电机控制会出现失准,影响稳定性。

2. 输出相电流

框图里 “6 N - Channel MOSFETs” 连接 BLDC Motor,输出相电流可通过电路采样(虽框图未明确采样元件,但实际系统会有电流采样模块 ),反馈给 dsPIC33CK256MP505 DSC(数字信号控制器 ),DSC 依据电流反馈调整 PWM 输出,保证电机输出符合需求,避免过流等导致电机运行不稳定、损坏等情况。

3. 母线电压

输入为 “18 - 63 V”,经 “MCP16331 Non - Synchronous Buck Regulator”(非同步降压调节器 )等电源模块处理,母线电压状态会被监测,电压异常(过高、过低 )会影响整个系统供电,比如导致电源模块、驱动电路等工作异常,进而使电机等部件无法稳定运行,所以监测母线电压保障系统供电稳定。

4. 母线电流

在电源输入到 “6 N - Channel MOSFETs” 等功率电路路径中,母线电流反映系统整体功率消耗情况,异常电流(如过大 )可能预示功率器件故障、负载异常等,监测它可及时发现问题,调整控制策略或保护系统,维持系统稳定。

5. 功率管温度

框图中 “6 N - Channel MOSFETs” 是功率管,虽未明确温度监测元件,但实际会通过温度传感器(类似 “MCP9700A Temperature Sensor” 思路 )监测,功率管温度过高会影响其开关性能、寿命,甚至损坏,进而引发电机驱动异常,监测并依据温度调整(如降额运行 )可保障系统稳定。

6. 电机温度

电机(BLDC Motor )运行中温度变化会影响电机性能(如磁钢退磁、绕组绝缘 ),框图中虽未直接体现电机温度监测连接,但实际系统会有对应温度传感与反馈,将电机温度信息传递给 DSC,DSC 据此调整控制,避免电机因过热出现运行不稳定、性能下降甚至故障。

7. 电池侧相关数据

输入电压是电池侧电压范围体现,电池侧数据还包括电池电量、充放电状态等(框图未完全体现电池管理细节,但属于系统整体范畴 ),这些数据影响系统供电稳定性、功率输出能力,比如电池电量不足时,需调整电机输出等策略,保障电动车运行稳定,避免因电池问题导致整车异常。

综上,这些需监测的分量,从电机控制核心、功率电路运行、电源供电到电机及电池状态,全方位覆盖电动车系统关键环节,相互配合保障电动车在不同工况下稳定运行,与框图呈现的系统架构及各模块功能紧密关联,共同支撑系统稳定性需求 。

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